长沙理工大学水工钢筋混凝土课程设计计算书(共25页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上水工钢筋混凝土结构课程设计计算书设计题目：某水电站副厂房楼盖结构设计题目类型：钢筋混凝土双向板肋形结构题号：230班级：水利水电0901班姓名：岑志昂学号：0指导教师杨春侠、童光明、彭艺斌、倪玉双日期：2012年6月目 录 1课程设计任务书.2 计算书正文.12.1 结构布置 .12.2初步选择板、梁的截面尺寸.22.3双向板的设计.32.3.1计算简图. .12.3.2荷载计算. .12.3.3板的内力计算. .12.3.4板的配筋计算.12.4次梁的设计.32.4.1计算简图. .12.4.2荷载计算. .12.4.3次梁的内力计算. .12.4.4次梁的配筋计算 . 12.5主梁的设计.32.5.1计算简图. .12.5.2荷载计算. .12.5.3主梁的内力计算. .12.5.4 主梁内力包络图 .12.5.5主梁的配筋计算.12.5.6吊筋计算.12.5.7主梁的模板配筋. 13 课程设计体会. 14 致 谢.15参考文献.16附件.1附件1 计算书手稿.1附件2 施工图手稿.1课程设计任务书一、设计资料1、设计条件某水电站副厂房属3级水工建筑物，环境条件类别为一类，厂房按正常运行状况设计。采用外墙及内柱承重，柱网布置如图1所示，楼盖采用钢筋混凝土现浇整体式肋形结构。图1副厂房楼盖结构柱网布置图2、设计参数（1）楼层构造·20mm厚水泥砂浆抹面（水泥砂浆容重1为20kN/m3）·钢筋混凝土结构层（钢筋混凝土容重3为25kN/m3）·15mm厚混合砂浆粉底（混合砂浆容重2为17kN/m3）（2）材料混凝土：C20或C25；钢筋：除主梁和次梁的主筋采用HRB335或HRB400钢筋外，其余均采用HPB235钢筋。（3）设计自选参数柱网尺寸L1B1、柱的截面尺寸bh，楼面活荷载标准值qk按题号由附表给出，如表1所示。表1 设计自选参数题号L1B1(mmmm)LB(mmmm)bh (mmmm)qk（kN/m2）02305100×480025500×14400250×4006.01.0二、 设计内容要求按水工混凝土结构设计规范（SL191-2008）或水工混凝土结构设计规范（DL/T5057-2009）设计该水电站副厂房楼盖，采用钢筋混凝土现浇整体式肋形结构。1、结构布置根据设计任务书提供的设计资料及表1所填有关设计参数进行结构布置；选定材料并拟定构件截面尺寸。2、结构内力计算根据结构工作状况及结构特点，确定计算简图，并进行荷载计算；计算结构内力，并根据需要绘制内力包络图。单向板肋形结构的板和次梁按塑性理论计算、主梁按弹性理论计算，双向板肋形结构的板、次梁和主梁均按弹性理论计算。3、截面设计考虑结构设计的安全、经济、便于施工等因素进行截面设计；合理选择受力钢筋，并按要求配置构造钢筋；绘制主梁内力包络图及抵抗弯矩图。4、绘制施工图绘制楼盖结构平面布置图（1:1001:200）；绘制板、次梁和主梁模板配筋图，根据需要绘制钢筋材料表或钢筋抽样图。三、 课程设计分组及要求1、设计分组指导老师按行政班分组指导；学生根据学号按附表确定自己的设计参数，将设计参数填入表1（题号即自己学号的末三位数字），并独立完成课程设计任务。2、时间安排1) 收集资料 0.5天2) 结构布置 0.5天3) 内力计算 2天4) 截面设计 1天5) 施工图绘制 2天6) 计算书整理、修改施工图 0.5天7) 分组答辩 0.5天3、提交的文件1）计算书1份每个学生按照封面、目录、课程设计任务书、计算书正文、课程设计体会、计算书手写草稿（附件1）、施工图的手绘草图（附件2）的顺序装订成册。除附件外，其余部分要求提交word文档打印件，并将电子文档按行政班级提交指导老师。2）施工图12张每个学生提交1张1号或2张2号施工图（CAD绘图）。注：所有材料装入长沙理工大学专用资料袋。4、考核方式与成绩评定按设计成果（包括设计计算书和设计图纸）占70、设计过程（包括设计态度和创新精神）占10、设计成果答辩（回答问题情况）占20的比例以“优秀、良好、中等、及格和不及格”五个等级评定课程设计成绩。四、 参考文献1水工钢筋混凝土结构设计规范（DL/T5057-2009），北京：中国水利水电出版社，2009年。2水工钢筋混凝土结构设计规范（SL191-2008），北京：中国水利水电出版社，2008年。3水工建筑物荷载设计规范（DL/T5077-1997），北京：中国水利水电出版社，1997年。4 河海大学等四校合编. 水工钢筋混凝土结构学（第四版），北京：中国水利水电出版社，2009年。专心-专注-专业课程设计成绩评定表项目说明1、 总评成绩由学习态度（15%）、图纸质量（30%）、计算书质量（30%）及答辩情况（25%）综合确定。2、 学习态度主要根据课程设计期间考勤记录及答疑情况等给出评价。3、 图纸质量由图纸内容是否正确、图面表达是否符合规范要求、线型是否粗细适宜、文字及标注是否整齐美观等方面评定。4、 计算书以内容全面、格式符合要求、计算过程正确、结果可信作为评定优秀的标准。5、 答辩时以能简明、准确地表达自己所做的主要工作，熟练、正确地回答问题作为评定优秀的标准。 计算书正文2.结构布置2.1、结构布置原则在肋形楼盖结构中，承重墙、柱网和梁格布置应满足建筑使用要求，结构布置包括柱网、承重梁、梁格和板的布置，结构布置图如图2. 由于墙柱间距和柱网尺寸决定着主梁和次梁的跨度，因此，它们的间距不宜过大，根据设计经验，主梁的跨度一般为 5m8 m，次梁为 4m6 m。 梁格布置力求规整，梁尽可能连续贯通，板厚和梁的截面尺寸尽可能统一。在较大孔洞的四周、非轻质隔墙下和较重的设备下应设置梁，以避免楼板直接承受集中荷载。 由于板的混凝土用量占整个楼盖的50%70%，因此，应使板厚尽可能接近构造要求的最小板厚。根据设计经验及经济效果，单向板的跨度（短向跨度）即次梁的间距一般为1. 72. 7 m，常用跨度为 1.7m2.5m左右。双向板的跨度（短向跨度）为5m左右。若板的两个方向跨度比时，按双向板肋形结构设计；若，则按单向板肋形结构设计。2.2 结构布置平面图图2 双向板肋形楼盖结构平面布置图2.3、初步选择、梁的截面尺寸2.3.1、板的厚度板的尺寸除满足承载力、刚度、裂缝宽度要求外，尚应满足施工要求。板厚取（单跨简支板）；（多跨连续板）；按施工要求，一般单向板的厚度为60mm120mm，常用厚度为80mm100mm。双向板的厚度取（单跨简支板）；（多跨连续板）；一般双向板的厚度为80mm160mm，常用厚度为100mm150mm。本设计板的厚度：=5100/50=102mm ，综合考虑近似取为120 mm.。2.3.2、次梁的截面尺寸 次梁高度取，即（283425）宽度取，即（142212）,本设计次梁采用200mmx400mm2.3.3、主梁截面尺寸主梁高度取，即（340510），即（170255） 取bxh=250mmx500mm 3、双向板的设计按弹性方法计算双向板内力。单块板的内力计算，可以根据四边支承情况及沿短向（x向）与沿长向（y向）板的跨度之比lx/ly，利用教材356页附录十的表格进行计算。具体计算见教材214页。 3.1、板的荷载计算板的荷载计算可列表计算，见表2。荷 载 种 类荷载标准值（kN/m2）荷载分项系数荷载设计值（kN/m2）永 久荷 载20mm厚水泥砂浆面层20×0.02=0.41.050.42100mm厚现浇板自重25×0.1=2.51.052.6315mm厚板底抹灰17×0.015=0.2551.050.27小 计（g）3.155-3.32可变荷载（q）6.01.27.2总荷载（g+q）9.155-10.52注意：分项系数取值依据水工混凝土结构设计规范，G =1.05，Q =1.2。表2 板的荷载计算表3.2、板计算跨度l0的计算双向板在墙上的支承长度a不小于120mm，中间支座宽度即为次梁和主梁的截面宽度。计算跨度按下式进行计算x方向边跨：b=200mm,Ln=Lc-60-b/2=4800-160=4640mmb<0.05Ln=232mm,Lox=Lc=4800x方向中间跨：b=200mm,Ln=Lc-b=4800-200=4600mmb<0.05Ln=230mm,Lox=Lc=4800y方向边跨： b=200mm,Ln=Lc-60-b/2=5100-160=4940mmb<0.05Ln=247mm,Lox=Lc=5100mmy方向中间跨：b=200mm,Ln=Lc-b=5100-200=4940mmb<0.05Ln=245mm,Lox=Lc=5100mm3.3、双向板跨中最大弯矩的计算多跨连续双向板的内力计算可以简化为单块板来计算。多跨连续双向板的内力计算需要进行最不利活载布置。当求某区格板跨中最大弯矩时，最不利的活载按棋盘式布置。如计算图2中D区格板的跨中弯矩时，活载布置在图3有阴影的板区格内，如黑白相间的棋盘。图3求D板跨中弯矩是可变荷载的最不利布置图此时沿板的长边方向，板的计算简图如图4（a）所示。我们可以将图4（a）的连续梁的内力计算通过图4（b）和图4（c）的叠加来计算；图4（b）中，满布荷载（g+q/2），连续板的内支座（与梁整浇在一起）两边荷载对称，近似认为中间支座为固定支座，边支座按实际情况确定，若支承在墙上，则为简支；图4（c）为荷载（q/2）在相邻两跨反对称布置，近似认为中间支座为简支支座，边支座按实际情况确定。如图3中D区格板的跨中弯矩可以看作为荷载（g+q/2）作用下两邻边简支、两邻边固定的单块板和荷载（q/2）作用下四边简支的单块板的叠加，利用教材426页附录十的表格计算单块板的内力，再叠加起来即可。其余区格板跨中弯矩计算依此类推。如A区格板四边均与梁整浇，故此其跨中弯矩为荷载（g+q/2）作用下四边固定支座的单块板和荷载（q/2）作用下四边简支支座单块板跨中弯矩的叠加。(c)图4 计算双向板最大跨中弯矩的计算简图3.4双向板支座中点最大弯矩的计算连续双向板的支座最大弯矩，可以将全部荷载（p=g+q）布满各跨来计算，此时可以认为各跨的板固定在各中间支座上，即把板的内支座看作固定支座、边支座由实际情况确定的单块板来计算每个区格板的支座中点最大弯矩。对于相邻区格板的共同支座的最大弯矩，可以取相邻两个区格板计算的支座中点最大弯矩的平均值。 g=g+q/2=3.32+7.2/2=6.92kN/m2 （除边支座外，各边固支） q=q/2=7.2/2=3.6kN/m2 （四边简支）双向板弯矩计算可按表3进行表3双向板弯矩计算表（Lox/Loy=0.9412）项目 x方向跨中 y方向跨中A-A支座A-C支座A-B支座四边简支四边固定四边简支四边固定A系数0.04790.02310.04320.0203-0.0532-0.05320.0558弯矩7.6566.820-12.895-12.895-13.525项目 x方向跨中 y方向跨中B-B支座B-D支座A-B支座四边简支三边固定四边简支三边固定B系数0.04790.02370.04320.0262-0.0634-0.0634-0.0610弯矩7.7527.760-15.367-15.367-14.785项目 x方向跨中 y方向跨中A-C支座C-D支座四边简支三边固定四边简支三边固定C系数0.04790.02780.04320.0202-0.0560-0.0638弯矩8.4056.804-13.573-15.464项目 x方向跨中 y方向跨中B-D支座C-D支座四边简支两边固定四边简支两边固定D系数0.04790.03040.04320.02730.0700-0.0736弯矩8.8207.936-16.967-17.8393.5、双向板的配筋计算3.5.1 截面的弯矩设计值 对于周边与梁整体连接的双向板，除角区格外，可考虑周边支承梁对板的有利影响，即 周边支承梁对板形成的拱作用，将截面的计算弯矩乘以 0.8 的折减系数予以考虑。 本设计只对中间区格 A 的跨中截面及中间支座截面弯矩乘以0.8 的折减系数，其余均不应 折减。3.5.2 截面有效高度 由于双向板跨中截面两个方向的受力钢筋是上、下两层纵横叠置的，故计算时应分别 采用 x 方向和y 方向截面有效高度，考虑到短跨 x 方向的弯矩比长跨y 方向大，故应将 x 方 向的钢筋放在y 方向的钢筋的外侧，即 短跨x方向：h0x=h25=10025=75mm 长跨y方向：h0y=h 25 =100 =35=65mm 支座截面只有一个方向配置受力钢筋，故取h0 =h 25=75mm 。3.5.3配筋计算 由单位宽度 1m 的截面弯矩设计值M ，按下式计算受拉钢筋截面积，截面配筋计算结果及实际配筋列于表3. 配筋计算结果如下表所示：表3双向板的配筋计算表截面ho(mm)M(KN.m)As选配钢筋实配面积(mm2)（mm2）截面A757.656×0.851810150524656.820×0.853310140561B757.75265610120654657.76075810100785C758.405712870718656.80466510100785D758.82074710100785657.93677510100785支座A-A75-12.895×0.872812150754A-B75-14.155119812901257B-B75-15.367130112851331A-C75-13.234112010851127C-D75-16.652141012801414B-D75-16.16713691411013993.6 绘制板的模板配筋图 板的配筋一般采用分离式，板的配筋图按 1:501:100 的比例绘制在图纸上，板配筋如 图5 。 图5 板的配筋图4、次梁设计（按弹性理论计算）双向板上的荷载是沿两个方向传到四边的支承梁上，精确地决定双向板传给梁的荷载较为困难，在设计中多采用近似方法分配，即对每一个区格，作四角的角平分线与平行长边的中线相交，将板的面积分为4小块，每小块面积上荷载认为传递到相邻的支承梁上，故主梁承受板传来的三角形分布荷载，次梁将承受板传来的梯形分布荷载，见图 6 。具体见教材 268 页。 4.1、计算简图 次梁在墙上的支承长度 a 不小于 240mm，中间支座宽度即为主梁宽度。计算弯矩时计算跨度按下面式子进行计算。边跨：b=200mm, Lc=5100mm b <0.05Lc =255mm Lo=Lc=5100mm 中间跨：b=200mm,Lc= 5100mm b <0.05l=255mm Lo=Lc=5100mm 计算剪力时计算跨度按净跨度计算。 边跨：b =200mm, Ln=Lc 120 b / 2= 5100 220=4880mm Lo=Ln=4880mm 中间跨:b=200mm,Ln=Lc b =5100 200 =4900mm Lo=Ln=4900mm边跨与中间跨计算跨度相差若不超过 10%，可按等跨连续梁计算内力；多于五跨连续梁按五跨计算内力；小于或等于五跨的连续梁按实际跨数计算内力，计算简图如图 7 。4.2、荷载计算永久荷载包括：板传来的恒荷载、次梁自重和次梁底及两侧的粉刷重量；可变荷载仅考虑板传来的楼面活荷载。为便于计算，通常将三角形分布的荷载按教材359页附录十一等效为均布荷载计算次梁的内力。因按弹性理论计算，需要进行活荷载的最不利布置。永久荷载包括板传来的永久荷载、次梁自重和次梁底及两侧的粉刷重量；可变荷载仅考虑板传来的可变荷载。为便于计算，通常按教材 429 页附录 11 将梯形荷载折算成能产生相等支座弯矩的等效均布荷载.= /Lo=0.471 1-22+3=0.6608PE=( 1-22+3)P=0.6608P次梁荷载计算列入表 5 。因按弹性理论计算，需要进行活荷载的最不利布置。表4 次梁的荷载计算表荷 载 种 类荷载标准值（kN/m）荷载分项系数荷载设计值（kN/m）永 久荷 载板传来的恒荷载15.141.0515.90板传来的等效均布恒荷载10.011.0510.51次梁自重1.51.051.58次梁底及两侧的粉刷自重0.151.050.16小 计（g）11.6612.25板传来的活荷载（q）28.81.234.56板传来的等效均布活荷载 qE19.031.222.84总荷载（g+q）30.6935.094.3、次梁内力计算次梁内力计算按教材342-344页附录六的表4进行。相应于次梁各个控制截面最不利内力的活载布置方式如表2所示，首先由附录六的表4查出弯矩系数和剪力系数，再计算出相应的弯矩和剪力。各支座截面的弯矩按式M=gl02+1ql02各支座截面剪力按式V=gln+1qln 表5 按弹性方法的次梁内力计算表项次示意图内力计算1M1VM10.078124.88VA0.39423.55MB-0.105-33.46VBl-0.606-36.23M20.033110.55VBr0.52631.44MC-0.079-25.17VCr0.50029.89M30.046214.72VCl-0.474-28.341M1VM10.10059.41VA0.44750.03MB-0.053-31.49VBl-0.553-61.89M2-0.0461-27.33VBr0.0131.45MC-0.040-23.77VCr0.50055.96M30.085550.79VCl0.0131.451M1VM1-0.0263-15.62VA-0.053-5.93MB-0.053-31.49VBl-0.053-5.93M20.078746.75VBr0.05135.74MC-0.0400-23.76VCr00M3-0.0395-23.47VCl-0.487-54.501M1VM10.07343.37VA0.38042.53MB-0.119-70.691VBl-0.620-69.39M20.05935.05VBr0.59866.93MC-0.022-13.07VCr-0.023-2.57M3VCl-0.402-44.991M1VM1VA-0.035-3.92MB-0.035-20.79VBl-0.035-3.92M20.05532.67VBr0.42447.45MC-0.111-65.94VCr0.59166.14M30.06438.02VCl-0.576-64.464.4承载力计算表6次梁弯矩组合表项次M1MBM2MCM3+84.29-64.95 -16.78-48.9465.51+9.26-64.9557.30-48.93-8.75+68.25-104.1545.60-38.2414.72+24.88-54.2543.22-91.1152.74Mmax组合+Mmax84.29-104.1557.30-91.1165.51Mmin组合+Mmin18.49-54.25-16.78-38.24-8.75表7 次梁剪力组合项次VAVBlVBrVClVCr+73.58-98.1232.89-26.8985.85+17.62-42.1637.18-82.8429.89+66.08-105.6298.37-73.3327.32+19.63-40.1578.59-92.8096.03Vmax组合+Vmax73.58-105.6298.37-92.8096.03Vmin组合+Vmin17.62-40.1532.89-26.8927.32详细计算过程见附加计算草稿表9次梁正截面受弯承载力计算截面位置边跨中B支座中间跨中中间支座中间跨中M1MBM2MCM3弯矩设计值M(kN.m)84.29-104.1557.3-16.78-91.1165.51-8.75截面类型第一类矩形第一类矩形矩形第一类 矩形T形T形T形S0.030.280.020.050.240.0230.030.030.340.020.050.280.0230.03AS(mm2)691922461164759530164选配钢筋 218+318+314212416316 212116116实际配筋面积(mm2)710964461226804603226注：=，=1-，=或=(mm)表10 次梁斜截面受弯承载力计算截面位置边支座QA第一内支座QBl第一内支座QBr中间支座QCl中间支座QCr剪力设计值V(kN)73.58-105.6298.37-92.8096.030.25fcbh0243.95>KV243.95>KV243.95>KV243.95>KV243.95>KV0.7ftbh072.90<KV72.90<KV72.90<KV72.90<KV72.90<KV箍筋用量82008200820082008200Vsv=1.25（fyv Asv/s）h054.3554.3554.3554.3554.35Vc+Vsv127.29>KV127.29>KV127.29>KV127.29>KV127.29>KV弯起钢筋5、主梁设计（按弹性理论计算）5.1计算简图主梁在墙上的支承长度a 不小于370mm，中间支座宽度即为柱的截面高度 400mm。计算跨度按式（1 ）进行计算。计算简图如图8主梁在墙上的支承长度a不小于370mm，综合考虑取a=400mm。1、计算弯矩跨度按下式计算：边跨： b=400mm,Ln=Lc-120-b/2=4800-320=4480mmb>0.05Ln=240mm,Lo=1.05Ln=4704mm中间跨： b=400mm,Ln=Lc-b=4800-400=4400mmb>0.05Ln=240mm,Lo=1.05Ln=4620mm2、计算剪力时计算跨度按经跨度计算边跨： b=400mm,Ln=Lc-120-b/2=4800-320=4480mmLo=Ln=4480mm中间跨： b=400mm,Ln=Lc-b=4800-400=4400mmLo=Ln=4400mm因为边跨与中间跨计算跨度相差若不超过10%，按等跨连续梁计算内力。表11 主梁的荷载计算表（主梁跨间未布置次梁）荷 载 种 类荷载标准值（kN/mm）荷载分项系数荷载设计值（kN/mm）永久荷载板传来的恒荷载15.141.0515.90板传来的等效均布恒荷载 gE19.461.059.93主梁自重2.01.052.10主梁底及两侧的粉刷自重0.261.050.27小 计（g）11.7212.31板传来的活荷载（q1）28.81.2034.56板传来的等效均布或荷载 qE1181.2021.6小 计（q）1821.6总荷载（g+q）29.7233.91表12 按弹性方法的主梁内力计算项次示意图内力计算截面1M1VM10.08021.79VA0.40022.06MB-0.1-27.24VBl-0.600-33.09M20.0256.81VBr 0.527.57截面1M1VM10.10146.56VA0.45042.77MB-0.050-23.05VBl-0.550-52.27M2-0.050-23.05VBr00截面1M1VM1-0.025-11.53VA-0.050-4.75MB-0.050-23.05VBl-0.050-4.75M20.07534.58VBr0.547.52截面1M1VM10.07333.66VA0.38336.40MB-0.117-53.94VBl-0.617-58.64M20.05424.90VBr0.58355.41表13 主梁弯矩组合项次M1MBM2+68.35-50.29-16.24+10.26-50.2941.39+55.45-81.1831.71Mmax组合+Mmax68.35-81.1841.39Mmin组合+Mmin10.26-50.29-16.24表14主梁剪力组合项次VAVBlVBr+64.83-85.3627.57+17.31-37.8475.09+58.46-91.7382.98Vmax组合+Vmax64.83-91.7382.98Vmin组合+Vmin17.31-37.8427.575.4、承载力计算及配筋计算5.4.1正截面受弯承载力计算支座承受负弯矩，翼缘位于受拉区，按矩形截面进行设计；而跨中翼缘位于受压区，按T形截面计算，2）斜截面受剪承载力计算(包括复核截面尺寸、腹筋计算和最小配箍率验算)表15 主梁正截面受弯承载力计算截面位置边跨中M1B支座MB中间跨中M2弯矩设计值M(kN.m)68.35-81.1841.39-16.24截面类型第一类T形矩形第一类T形矩形S0.020.1370.0120.0310.0020.1480.0120.031AS(mm2)489563292230选配钢筋214+116314+116314214实际配筋面积(mm2)509662509308注：=，=1-，=或=(mm)表16 主梁斜截面受弯承载力计算截面位置边支座QAB支座QBlB支座QBr剪力设计值V(kN)64.83-91.7382.980.25fcbh0342.13>KV342.13>KV342.13>KV0.7ftbh0102.24>KV102.24<KV102.24>KV弯起钢筋 无 无 无箍筋用量 课程设计总结 水工钢筋混凝土作为我们的主要专业课之一，重要性不言而喻，课程设计能让我们更好的掌握所学的课本知识，并能运用于实践，有效地培养大家团结协作与动手的能力。在整个课程设计过程中，我获益匪浅，感悟颇深。 这次课程设计，我的题目是双向板设计，虽然我们课程设计时间安排了两星期，但是我们的任务相当艰巨。在同学们的意识中，双向板的设计要难于单向板的设计，而我非常的荣幸地被安排进行双向板的设计，在实际设计中我发现也确实如此，比如在板的计算那一块，要考虑两个方向的计算等一些困难，但通过查阅从图书馆借来的各种参考书籍，认真向老师咨询以及积极与班上同学讨论，解决了设